Влияние формы графита на механические свойства чугунов

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

2. Реакция графитизации

Реакция заключается в образовании графита при распаде цементита.

Температура 727 "С есть температура фазового равновесия А=Ф+Ц, а температура фазового равновесия А=Ф+Г выше (по экспериментальным данным при 738 °С), следовательно в интервале 738:—727 °С возможен распад аустенита не на феррито-цементитную смесь (перлит), а на феррито-графитную смесь.

В интервале 1147—1153°С образование из жидкости аустенито-цементитной смеси термодинамически неосуществимо, и в данных температурных условиях кристаллизации происходит с образова­нием аустенито-графитной смеси непосредственно из жидкости.

1153 °С — линия фазового равновесия L=А+Г.

Интенсивность процесса зависит:

1. От скорости охлаждения. Чем меньше скорость охлаждения, тем реакция графитизации протекает бастре. Образование графита из жидкости или аустенита — медленно протекающий процесс, так как работа образования зародыша графита велика и требуется значительная диффузия атомов углерода для образования кристаллов графита, также необходим и отвод атомов железа от фронта кристаллизации графита.

2. От химического состава. Введение различных добавок к чугуну может привести к возникнове­нию дополнительных центров кристаллизации графита, что способ­ствует в ряде случаев образованию графита - графитизатор.

Графит в чугунах может быть в четырех основных формах:

1. Пластинчатый графит - в обычном сером чугуне графит обра­зуется в виде лепестков; такой графит называется пластинчатым.;

2. Вермикулярный графит — в виде червеобразных прожилок;

3. Шаровидный графит - в современных так называемых высоко­прочных чугунах, выплавленных с присадкой небольшого количе­ства магния (или церия), графит приобретает форму шара.

4. Хлопьевидный графит - если при отливке получить белый чугун, а затем, используя неустойчивость цементита, с помощью отжига разлагаем, графит приобретает компактную, почти равноосную, но не округлую структуру.  

Графит по сравнению со сталью обладает низкими механическими свойствами, и поэтому графитные включения можно считать в первом приближении просто пустотами, трещинами. Отсюда следует, что чугун можно рассматривать как сталь, испещренную большим коли­чеством пустот и трещин.

Следовательно, чем больше в чугуне графита, тем ниже его механические свойства, чем грубее включения графита, тем больше они разобщают металлическую основу, тем хуже свойства чугуна.

Округлые включения шаровидного графита не создают резкой концентрации напряжений, такие включения не являются «трещи нами» н, чугун с шаровидным графитом имеет значительно бол высокую прочность при растяжении и изгибе, чем чугун с пластин-г; чатым графитом (отсюда и название чугуна с шаровидным графи. том — высокопрочный чугун). Ковкий чугун с хлопьевидным графи-' том занимает промежуточное положение по прочности между обыч­ным серым и высокопрочным чугуном с вермикулярным графитом между серым и ковким.

Таким образом, прочность чугуна (в отношении нормальных напряжений) определяется строением металлической основы и фор­мой графитных включений.

Графит Пластинчатый Хлопьевидный Вермикулярный Шаровидный
в, % ....   0,2—0,5              5—10              1—1,5                  10—15

В ряде случаев именно благодаря наличию графита чугун име преимущества перед сталью:

- во-первых, наличие графита облегчает обрабатываемость резанием, делает стружку ломкой, стружка лс мается, когда резец дойдет до графитного включения;

- во-вторых, чугун обладает хорошими антифрикционными свойствами даря смазывающему действию графита;

- в-третьих, наличие графитных выделений быстро гасит вибрации и резонансные колебания;

- в-четвертых, чугун почти нечувствителен к дефектам поверхности, надрезам и т. д.

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?